PERS定向散射机理及其应用

批准号:
11704222
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
27.0 万元
负责人:
孟令雁
依托单位:
学科分类:
A2207.光谱学与固体发光
结题年份:
2020
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
韩培高、刘晓丽、刘彦庆、丰艳婷、步苗苗、杨敬顺、王田
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中文摘要
探究PERS定向散射机理及其在等离激元增强光谱学中的应用,对于发展超高灵敏界面增强光谱技术极为重要。目前大多数研究将PERS定向散射解释为金属界面SPP模式的激发,或者金属纳米结构中各类LSPR模式的相干叠加。而在金属纳米结构与其支撑界面组成的复杂体系中,LSPR和SPP的耦合作用使得PERS定向散射机理异常复杂。本项目拟通过研究金属纳米结构在固-气、固-液以及液-液等界面各种表面等离激元共振模式的识别与相互作用,探索金属纳米结构的LSPR模式和界面SPP模式的本质特点以及对PERS定向散射的相对贡献和综合作用机理,促进LSPR和SPP机理的统一理论研究,深入探究量子效应对PERS定向散射的具体影响,并将完备的PERS定向散射机理应用到等离激元增强非线性光谱等界面增强光谱学领域。该研究对于优化PERS技术,构建高效的各类界面增强光谱仪器具有重要的实际意义。
英文摘要
Exploring the directional emission of plasmon-enhanced Raman spectroscopy (PERS) and its applications in plasmon-enhanced spectroscopy is extremely important for the development of interface-enhanced spectrum technology with ultra-high sensitivity. Most present studies interpret directional emission of PERS as the excitation of surface plasmon polariton (SPP) modes on metal interface or the coherent superposition of various localized surface plasmon resonance (LSPR) modes in metal nanostructure. But in the complex system that consists of metal nanostructure and its supporting interface, the coupling effect between LSPR and SPP makes the mechanism of PERS directional scattering extremely complex. By studying the recognition and interactions of various surface plasmon resonance (SPR) modes while the metal nanostructure is located at the solid-gas, solid-liquid and liquid-liquid interfaces, this project is committed to explore the essential characters of LSPR modes in metal nanostructure and SPP modes at interface structure, and their relative contributions as well as interactive effects to directional scattering of PERS. The unified theoretical study of LSPR and SPP mechanisms can be finally promoted. We further to deeply explore the concrete effects of quantum effect on the directional scattering of PERS, and apply the complete mechanism to interface-enhanced spectroscopy, such as plasmon-enhanced nonlinear spectroscopy (PENS). The study has a practical significance to optimize PERS technology and construct interface-enhanced spectrum instrument with high efficiency.
金属纳米结构中特定LSPR和SPP模式的激发及其对等离激元增强拉曼光谱(PERS)定向散射的作用机理,是发展高灵敏拉曼光谱技术的物理基础。在项目执行期间,我们针对PERS结构的等离激元增强和定向散射机理展开系统的理论和实验研究,以期进一步提高PERS检测灵敏度和空间分辨率,进而将相关理论成果应用到针尖增强荧光光谱技术以及二维材料的研究中。课题研究取得的主要创新性成果包括:(1)研究了针尖增强光谱(TES)体系的等离激元增强和定向散射特性,通过探究TES体系中LSPR与SPP相互作用,成功揭示了TES定向散射机理;(2)定量分离表面和相干增强效应对TECARS增强因子的具体贡献,并将TEF研究拓展到深紫外区;(3)研究了二硫化钼和黑磷等二维材料的光致发光和定向散射特性,揭示了二维材料的光谱特性;(4)实验上制备了高度均匀、可重复性、稳定性好的三维“热点”平台,并进行了PERS和PESHG的实验分析和定量检测;(5)通过在银纳米球外面包裹石墨烯等半导体材料,构建Plexciton耦合体系,研究了Plexciton 效应对PERS增强与发射的作用机理。相关研究成果深化了科研人员对PERS技术中基础问题的理解,有关PERS定向散射机理、二维材料光致发光及定向散射特性、三维“热点”平台的构建、TECARS增强中表面和相干贡献的定量分离均属于表面增强光谱领域有影响力的原创性成果。三年时间,项目组成员发表了8篇高质量的研究论文,其中影响因子3.0以上的学术论文5篇(3篇论文的影响因子超过6.0)。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Plasmonic enhancement and directional emission for side-illumination tip-enhanced spectroscopy
用于侧照尖端增强光谱的等离子体增强和定向发射
DOI:10.1016/j.optcom.2019.02.067
发表时间:2019-07
期刊:Optics Communications
影响因子:2.4
作者:Li Genglin;Gao Man;Xu Xiaohan;Li Yingyu;Meng Lingyan;Yang Zhilin
通讯作者:Yang Zhilin
DOI:10.1364/prj.5.000745
发表时间:2017-12
期刊:Photonics Research
影响因子:7.6
作者:Lingyan Meng;Mengtao Sun
通讯作者:Lingyan Meng;Mengtao Sun
3D Hotspots Platform for Plasmon Enhanced Raman and Second Harmonic Generation Spectroscopies and Quantitative Analysis
用于等离激元增强拉曼和二次谐波产生光谱及定量分析的 3D 热点平台
DOI:10.1002/adom.201901010
发表时间:2019-09
期刊:Advanced Optical Materials
影响因子:9
作者:Yang Zhen-Wei;Meng Ling-Yan;Lin Jia-Sheng;Yang Wei-Min;Radjenovic Petar;Shen Shao-Xin;Xu Qing-Chi;Yang Zhi-Lin;Tian Zhong-Qun;Li Jian-Feng
通讯作者:Li Jian-Feng
Plexciton for surface enhanced Raman scattering and emission
用于表面增强拉曼散射和发射的 Plexciton
DOI:10.1002/jrs.5806
发表时间:2019-12-02
期刊:JOURNAL OF RAMAN SPECTROSCOPY
影响因子:2.5
作者:Feng, Yanting;Gao, Man;Sun, Mengtao
通讯作者:Sun, Mengtao
DOI:10.1002/jrs.5610
发表时间:2019
期刊:Journal of Raman Spectroscopy
影响因子:2.5
作者:Gao Man;Sun Mengtao;Meng Lingyan
通讯作者:Meng Lingyan
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